Efecto de los Vuelos Espaciales en los Cartílagos: Implicaciones en la Fisiología de la Columna
Hola a toda la comunidad de Steemit! Y sean todos bienvenidos a este nuevo post! Espero les sea de su agrado!
Desde que la exploración al espacio comenzó con Vostok 1 en 1961, astronautas y cosmonautas han sido sometidos a la microgravedad.
La microgravedad altera la fisiología normal de las células y tejidos en la tierra, estudios de estos efectos revelan consecuencias tales como: disfunción cardiovascular, debilidad en la respuesta inmune, daño en la visión y complicaciones genitourinarias. Los vuelos al espacio también impactan el sistema musculoesqueletico, reduciendo la densidad de los minerales del hueso y causando atrofia de la musculatura. Los efectos de los vuelos al espacio en los cartílagos no están bien definidos todavía.
Astronautas que han experimentado impactos negativos al cartílago están en riesgo de lesiones durante el aterrizaje en la tierra o cualquier planeta. El cartílago es durable de un tejido suave conectivo compuesto de una densa matriz de colágeno y fibras elásticas. Así como las demás estructuras del tejido conectivo, el cartílago es derivado del mesodermo, a nivel celular es derivado de su progenitora los condroblastos estos cuando se depositan en la matriz se convierten en condrocitos.
Los cartílagos son únicos, son avasculares y no contienen nervios exceptuando en el pericondrio, existen tres tipos de cartílago:
- Elástico
- Hialino
- Fibrocartílago
El efecto de los vuelos al espacio en los diferentes tejidos se está volviendo más relevante en misiones de larga duración. Los efectos sobre los discos intervertebrales y el cartílago articular son de particular interés en astronautas que se preparan para largos viajes en el espacio. Este post trae como finalidad revisar múltiples literaturas y reportes de todo el conocimiento existente de los efectos de los vuelos espaciales en el cartílago, y los cambios específicos en los discos intervertebrales. La información encontrada se subdividirá en la ingeniería del cartílago, estudios de ciencia básicos y estudios clínicos, para proveer un análisis más comprensivo del post.
Estrategia de Búsqueda:
Se realizo una revisión sistemática a través de PubMed, MEDLINE y Google Scholar para encontrar estudios que identificaran efectos de los vuelos al espacio en el cartílago. Los años se situaban entre los 1990-2016, las palabras claves utilizadas fueron “cartílago”/”Condrocito”/”condroblastos”/”columna”/”disco intervertebral”/” núcleo pulposo”/”microgravedad”/”vuelos espaciales”.
Criterio de Selección
Todos los estudios que envolvían al cartílago y los vuelos espaciales fueron incluidos, cualquier otro fue excluido.
Evaluación de Calidad
Se revisaron todos los abstractos de los estudios, y cada artículo se coloco en 3 categorías: 1) ingeniería del cartílago, 2) estudios de ciencia básicos y 3) estudios clínicos.
Estudios de Ingeniería del Cartílago
Un estudio experimento al colocar en una bovina rotatoria condrocitos durante 3 meses, comparándolo con el cartílago natural, el del experimento mantuvo sus fenotipos condrogenicos midiéndose la cantidad de colágeno tipo II, se midió además la rigidez del tejido al cesar todos los fluidos. Se determino que a mayor los modulus agregados menor se deforma el tejido bajo carga. Agregando las fuerzas físicas que inducen la mecanotransduccion a nivel celular se da una mejor forma al cartílago.
Otro estudio experimento al colocar condrocitos porcinos en recamaras cilíndricas y exponerlos a 3 condiciones: 1) microgravedad a 7S, 2) Simulación de microgravedad en una maquina de posición aleatoria, 3) control normal de gravedad. Durante 16 días. Análisis inmunohistoquimicos revelaron debilidad de la matriz extracelular en la condición 1. La densidad celular se redujo en las muestras de vuelos espaciales.
Estudios Clínicos
Un estudio investigo los efectos de la inmovilización y vuelos espaciales en el fibrocartílago intervertebral, el cual se dividió en 3 ambientes: una noche simulando patrones de sueños, descanso en cama prolongado y 8 días a bordo del SHUTTLE SL-J. Resonancias magnéticas se usaron para medir los cambios en las áreas de los discos y se encontró que los descansos prolongados aumentaron el área del disco, los que estuvieron expuesto al vuelo no tuvieron cambios relevantes.
Otro estudio investigo los efectos de los vuelos espaciales en el cartílago articular, durante 5 meses de vuelo la concentración de proteínas en el cartílago disminuyo. La nutrición y ejercicios vibratorios no afectaron nada, esto sugiere que los astronautas están en riesgo de sufrir degeneración articular.
Estudios de Ciencias Básicos
Estos estudios predominaron en el objeto de estudio. Uno de ellos examino los efectos de los vuelos espaciales en las propiedades biomecánicas de la lumbar y sus discos en ratones durante 15 días a bordo del STS-131 en la misión Shuttle, las variables que estudio incluían la altura del disco, permeabilidad, presión del núcleo y viscoelasticidad anular. Los ratones fueron sacrificados al llegar a la tierra y se compararon con el grupo control, no hubieron diferencias significativas sin embargo se evidencio una disminución de la presión del núcleo en los que estaban en el vuelo.
Otro estudio expuso ratas durante 13 días en un vuelo espacial del COSMOS 1887, análisis histológicos e histoquímicas fueron realizados en los discos intervertebrales. Las ratas del vuelo demostraron bandas irregulares de colágeno en la zona fibrosa anular del cartílago, los cartílagos presentaron hipertrofia con mineralización, además se evidencio también extensión lateral de células. Estos cambios pueden liderar a lesiones en los astronautas.
Otro estudio involucro los discos intervertebrales de las ratas a bordo del COSMOS 2044, se revelo que el anillo fibroso de las ratas abordo disminuyo su peso, esto puede afectar la biomecánica del anillo.
Otros estudio investigo sobre los efectos en el crecimiento longitudinal del hueso, 11 dias en el vuelo suprimieron el crecimiento de la tibia en 12 ratas machos debido a una alteración de la matrix extracelular.
En la literatura revisada en evidente que exite cambios en la fisiología del cartílago en los vuelos espaciales. Evaluando todos estos efectos salen a relucir varios aspectos: primero la mayoría de los estudios fueron hechos con ciencia natural básica, el trabajo fue concentrado solo en su mayoría en animales, existieron variaciones en los diseños de estudio, modelos usados, duración de las misiones, diferencia de edades. Toda esta información es crucial para los humanos, actualmente extrapolar esta información en humanos no es recomendable debido a la falta de estudios consistentes entre si.
El objetivo ideal es aplicar los estudios de los vuelos espaciales a humanos y realizar estudios en los mismos y garantizar resultados. Todo esto es critico para poder evitar lesiones en los astronautas en sus futuras misiones. Existen muchas limitaciones en este estudio, se recomienda realizar mas estudios con respecto al tema ya tratado.
Desde que los vuelos espaciales comenzaron en 1960, muchas investigaciones se han enfocado en los fenómenos de cambio fisiológicos. La investigación de los cartílagos ha recibido poca atención a pesar de los cambios considerables que se efectúan en el espacio. Este estudio demostró varios temas en diferentes niveles, sin embargo la variabilidad en la duración del vuelo, los modelos de organismo y los diferentes parámetros usados desenfocaron el conocimiento concreto del tejido de estudio y su comportamiento, futuras investigaciones son necesarias, particularmente en humanos para poder tener un conocimiento mas objetivo del tema.
Hughes-Fulford M. Altered cell function in microgravity. Exp Gerontol 1991;26:247-56
Crawford-Young SJ. Effects of microgravity on cell cytoskeleton and embryogenesis. Int J Dev Biol 2006;50:183-91
Charles JB, Lathers CM. Cardiovascular Adaptation to Spaceflight. J Clin Pharmacol 1991;31:1010-23.
Jones JA, Jennings RT, Pietryzk R, Genitourinary issues during spaceflight: a review. Int J Import Res 2005;17 Suppl 1:S64-7.
Vandenburgh H, Chromiak J, Shansky J, Space travel directly induces skeletal muscle atrophy. FASEB J 1999;13:1031-8.
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Interesante tú post, aún cuando no es concluyente nos presenta todos los indicios de que efectivamente si afecta de alguna manera.